(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上の１色以上の着色画素と、
前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記着色画素の上の透明電極層と、
を有し、
前記透明電極層の上に、着色画素からなるスペーサーと、１色以上の着色画素と、を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記透明電極層、前記着色画素および前記スペーサーの上に、
保護層を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
基板と、
前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第１の着色画素と、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第２の着色画素と、
第１の着色画素の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に形成された第１のスペーサー形成用着色画素と、
前記基板、前記ブラックマトリクス、前記第１の着色画素、前記第２の着色画素および前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に形成された透明電極層と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第３の着色画素と、
前記透明電極層の上であって、前記第１のスペーサー形成用着色画素に対応する箇所に形成された第２のスペーサー形成用着色画素と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項４】
前記透明電極層、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、
保護層を有することを特徴とする請求項３記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
基板と、
前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第１の着色画素と、
前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記第１の着色画素の上に形成された透明電極層と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第２の着色画素と、
前記透明電極層の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に形成された第１のスペーサー形成用着色画素と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第３の着色画素と、
前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に形成された第２のスペーサー形成用着色画素と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項６】
前記透明電極層、前記第２の着色画素、前記第１のスペーサー形成用着色画素、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、
保護層を有することを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
前記第１の着色画素が、青色画素であることを特徴とする、請求項３から請求項５のいずれかに記載のカラーフィルタ。
【請求項８】
基板の上に、ブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に、１色以上の着色画素を形成する工程（ｂ）と、
前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記着色画素の上に、透明電極層を形成する工程（ｃ）と、
前記透明電極層の上に、１色以上の着色画素を形成する工程（ｄ）と、
を具備し、
前記着色画素の一部が、前記透明電極層を介して積層し、スペーサーを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｄ）の後に、
前記透明電極層、前記着色画素、前記スペーサーの上に、保護層を形成する工程（ｅ）と、
を具備することを特徴とする請求項８記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】
基板の上にブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第１の着色画素を形成する工程（ｂ）と、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第２の着色画素を形成する工程（ｃ）と、
第１の着色画素の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に第１のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｄ）と、
前記基板、前記ブラックマトリクス、前記第１の着色画素、前記第２の着色画素および前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に透明電極層を形成する工程（ｅ）と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第３の着色画素を形成する工程（ｆ）と、
前記透明電極層の上であって、前記第１のスペーサー形成用着色画素に対応する箇所に第２のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｇ）と、
を具備し、
前記工程（ｃ）および前記工程（ｄ）が同時に行われ、
前記工程（ｆ）および前記工程（ｇ）が同時に行われる
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｇ）の後に、
前記透明電極層、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を形成する工程（ｈ）と、
を具備することを特徴とする請求項１０記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１２】
基板の上にブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、
前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第１の着色画素を形成する工程（ｂ）と、
前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記第１の着色画素の上に透明電極層を形成する工程（ｃ）と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第２の着色画素を形成する工程（ｄ）と、
前記透明電極層の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に第１のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｅ）と、
前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第３の着色画素を形成する工程（ｆ）と、
前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に第２のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｇ）と、
を具備し、
前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）とが同時に行われ、
前記工程（ｆ）と前記工程（ｇ）とが同時に行われる
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｇ）の後に、
前記透明電極層、前記第２の着色画素、前記第１のスペーサー形成用着色画素、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を形成する工程（ｈ）と、
を具備することを特徴とする請求項１２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の着色画素が、青色画素であることを特徴とする、請求項１０から請求項１２のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタなどに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置で、カラーフィルタと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板との間のセルギャップの保持を目的としたスペーサーとして、これまでは一般的にビーズスペーサーと呼ばれる球状スペーサーが使われてきた。しかし、このビーズスペーサーは位置が定まっておらず、液晶表示装置の表示領域にも存在する為、ビーズスペーサーによる、光の散乱・透過およびビーズスペーサー近傍の配向の乱れにより、液晶表示装置の表示品位が低下するという問題を有している。このため、従来の球状スペーサーの限界が指摘され、定位置への配置・形成が可能な柱状スペーサーが注目を浴びている。
【０００３】
そのため、透明電極層形成後、感光性樹脂層を形成し、フォトマスクを用いて露光し、パターニングを行うことで、柱状スペーサーを形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、近年の液晶表示装置の価格の下落に伴い、その構成部品であるカラーフィルタにおいてもコストダウンの要求がますます強まっている。そのため、着色画素を積層して柱状スペーサーとすることで、独立したスペーサー作製工程を省略して柱状スペーサーを作製することが考えられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２４７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、着色画素を積層して柱状スペーサーを形成した場合、着色画素形成後に透明電極層を形成すると、柱状スペーサーの上に透明電極層が露出し、カラーフィルタの電極と、ＴＦＴ基板の電極とが、短絡してしまうという問題点があった。
【０００７】
カラーフィルタの電極と、ＴＦＴ基板の電極とが短絡してしまうと、カラーフィルタとＴＦＴ基板との間に充填される液晶分子に電圧がかからなくなり、液晶表示装置として駆動できない。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、簡易な工程で作製され、ＴＦＴ基板の電極と短絡しないカラーフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、基板と、前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、前記基板および前記ブラックマトリクスの上の１色以上の着色画素と、前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記着色画素の上の透明電極層と、を有し、前記透明電極層の上に、着色画素からなるスペーサーと、１色以上の着色画素と、を有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１０】
また、前記透明電極層、前記着色画素および前記スペーサーの上に、保護層を有することが好ましい。
【００１１】
第２の発明は、基板と、前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第１の着色画素と、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第２の着色画素と、第１の着色画素の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に形成された第１のスペーサー形成用着色画素と、前記基板、前記ブラックマトリクス、前記第１の着色画素、前記第２の着色画素および前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第３の着色画素と、前記透明電極層の上であって、前記第１のスペーサー形成用着色画素に対応する箇所に形成された第２のスペーサー形成用着色画素と、を有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１２】
また、前記透明電極層、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を有することが望ましい。
【００１３】
第３の発明は、基板と、前記基板の上に形成されたブラックマトリクスと、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に形成された第１の着色画素と、前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記第１の着色画素の上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第２の着色画素と、前記透明電極層の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に形成された第１のスペーサー形成用着色画素と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に形成された第３の着色画素と、前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に形成された第２のスペーサー形成用着色画素と、を有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、前記透明電極層、前記第２の着色画素、前記第１のスペーサー形成用着色画素、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を有することが望ましい。
【００１５】
また、前記第１の着色画素が青色画素であることが好ましい。
【００１６】
第４の発明は、基板の上に、ブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に、１色以上の着色画素を形成する工程（ｂ）と、前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記着色画素の上に、透明電極層を形成する工程（ｃ）と、前記透明電極層の上に、１色以上の着色画素を形成する工程（ｄ）と、を具備し、前記着色画素の一部が、前記透明電極層を介して積層し、スペーサーを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１７】
また、前記工程（ｄ）の後に、前記透明電極層、前記着色画素、前記スペーサーの上に、保護層を形成する工程（ｅ）と、を具備することが望ましい。
【００１８】
第５の発明は、基板の上にブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第１の着色画素を形成する工程（ｂ）と、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第２の着色画素を形成する工程（ｃ）と、第１の着色画素の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に第１のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｄ）と、前記基板、前記ブラックマトリクス、前記第１の着色画素、前記第２の着色画素および前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に透明電極層を形成する工程（ｅ）と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第３の着色画素を形成する工程（ｆ）と、前記透明電極層の上であって、前記第１のスペーサー形成用着色画素に対応する箇所に第２のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｇ）と、を具備し、前記工程（ｃ）および前記工程（ｄ）が同時に行われ、前記工程（ｆ）および前記工程（ｇ）が同時に行われることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１９】
また、前記工程（ｇ）の後に、前記透明電極層、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を形成する工程（ｈ）と、を具備することが望ましい。
【００２０】
第６の発明は、基板の上にブラックマトリクスを形成する工程（ａ）と、前記基板および前記ブラックマトリクスの上に第１の着色画素を形成する工程（ｂ）と、前記基板、前記ブラックマトリクスおよび前記第１の着色画素の上に透明電極層を形成する工程（ｃ）と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第２の着色画素を形成する工程（ｄ）と、前記透明電極層の上であって、前記ブラックマトリクスと前記第１の着色画素が積層した箇所に第１のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｅ）と、前記透明電極層の上であって、前記基板および前記ブラックマトリクスに対応する箇所に第３の着色画素を形成する工程（ｆ）と、前記第１のスペーサー形成用着色画素の上に第２のスペーサー形成用着色画素を形成する工程（ｇ）と、を具備し、前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）とが同時に行われ、前記工程（ｆ）と前記工程（ｇ）とが同時に行われることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００２１】
前記工程（ｇ）の後に、前記透明電極層、前記第２の着色画素、前記第１のスペーサー形成用着色画素、前記第３の着色画素および前記第２のスペーサー形成用着色画素の上に、保護層を形成する工程（ｈ）と、を具備することが望ましい。
【００２２】
また、前記第１の着色画素が青色画素であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、簡易な工程で作製され、ＴＦＴ基板の電極と短絡しないカラーフィルタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。
図１は、カラーフィルタ１を示す図である。カラーフィルタ１は、基板３の上に、ブラックマトリクス５を有し、基板３とブラックマトリクス５の上に青色画素７と赤色画素９とを有する。ブラックマトリクス５と青色画素７が積層した箇所の青色画素７の上に、スペーサー形成用赤色画素１０を有する。さらに、基板３、ブラックマトリクス５、青色画素７、赤色画素９、スペーサー形成用赤色画素１０の上に透明電極層１５を有し、透明電極層１５の上に緑色画素１１とスペーサー形成用緑色画素１２とを有する。
【００２６】
基板３は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
【００２７】
ブラックマトリクス５は、複数の開口部を備え、着色画素を通過しない光がカラーフィルタ１を通過しないように形成され、平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。ブラックマトリクス５は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光物質を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することができる。この場合ブラックマトリクス５の厚さは、０．５〜４μｍ程度である。
【００２８】
前記遮光物質として、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物粉末、金属硫化物粉末、金属粉末の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。
【００２９】
前記感光性樹脂組成物としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。本実施形態では、ネガ型感光性樹脂を用いて説明する。なお、樹脂の着色は不問である。
【００３０】
ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００３１】
また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。
【００３２】
また、ブラックマトリクス５は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することもできる。この場合、ブラックマトリクス５の厚みは、５〜５００ｎｍ程度である。
【００３３】
青色画素７は、青色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成されている。前記感光性樹脂組成物としては、ブラックマトリクス５に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物のうち、樹脂として透明なものを使用することができる。青色画素７の厚みは、０．５〜５μｍ程度である。
【００３４】
赤色画素９およびスペーサー形成用赤色画素１０は、赤色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成され、緑色画素１１およびスペーサー形成用緑色画素１２は、緑色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成されている。前記感光性樹脂組成物としては、青色画素７に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物を使用することができる。
【００３５】
透明電極層１５は、酸化スズ、酸化インジウムおよびＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれるこれらの複合酸化物が使用できる。透明電極層１５の厚みは、５〜５００ｎｍ程度である。
【００３６】
スペーサー１３は、青色画素７の上に形成されたスペーサー形成用赤色画素１０と、スペーサー形成用緑色画素１２から構成されている。スペーサー１３は、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板との間隔を保持する。スペーサー１３の高さは、１〜５μｍ程度である。
【００３７】
第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造方法を説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造工程を示す図である。
【００３８】
まず、図２（ａ）に示すように、基板３の上に、ブラックマトリクス５を形成する。ブラックマトリクス５の形成は、遮光物質を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行うことができる。感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等を挙げられる。
【００３９】
次に、所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射し、ブラックマトリクス５となる箇所を硬化し、紫外線が照射されなかった部分の未硬化の感光性樹脂を溶剤で溶解除去することによって、ブラックマトリクス５を形成する。
【００４０】
また、ブラックマトリクス５の形成は、スパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、パターニングすることにより行うこともできる。パターニング方法は特に限定されるものではないが、リソグラフィー法が用いられる。
【００４１】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板３とブラックマトリクス５の上に青色画素７を形成する。青色画素７の形成は、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行われ、ブラックマトリクス５を感光性樹脂を用いて形成する際の塗布方法やパターニング方法を使用できる。
【００４２】
次に、図２（ｃ）に示すように、基板３とブラックマトリクス５の上に赤色画素９を形成し、青色画素７の上であってブラックマトリクス５と青色画素７とが積層した箇所にスペーサー形成用赤色画素１０を形成する。
赤色画素９などの形成は、青色画素７の形成と同様に、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行われる。赤色画素９は、青色画素７と重ならないように、ブラックマトリクス５に縁取りされた枠内にパターン形成する。また、スペーサー形成用赤色画素１０は、青色画素７による表示に影響を与えないよう、ブラックマトリクス５があって、光が透過しない箇所に形成される。
【００４３】
次に、図２（ｄ）に示すように、基板３、ブラックマトリクス５、青色画素７、赤色画素９、スペーサー形成用赤色画素１０の上に、透明電極層１５を形成する。透明電極層１５は、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法により形成される。
【００４４】
次に、図２（ｅ）に示すように、透明電極層１５の上に緑色画素１１を形成し、スペーサー形成用赤色画素１０の上にスペーサー形成用緑色画素１２を形成する。緑色画素１１などの形成は、顔料を含む感光性樹脂組成物を塗布し、パターニングすることにより行われる。
【００４５】
カラーフィルタ１を液晶表示装置に用いる場合、カラーフィルタ１の着色画素側にＴＦＴ基板が設けられる。ＴＦＴ基板は、ＴＦＴと電極を有し、スペーサー１３を構成するスペーサー形成用緑色画素１２に接する。ＴＦＴ基板とカラーフィルタ１に挟まれた部分に液晶分子が注入されて液晶層が形成され、ＴＦＴのスイッチングにより液晶分子への電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦが行われ、液晶表示装置が駆動する。
【００４６】
第１の実施形態によれば、赤色画素９を形成する際にスペーサー形成用赤色画素１０が、緑色画素１１を形成する際にスペーサー形成用緑色画素１２が形成されるため、スペーサー１３を形成する工程を独立して設ける必要がなく、カラーフィルタ１の作製工程が削減される。
【００４７】
また、第１の実施形態によれば、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とが、絶縁体のスペーサー形成用緑色画素１２を介して接するため、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とは短絡しない。
【００４８】
また、第１の実施形態によれば、緑色画素１１及びスペーサー形成用緑色画素１２が液晶層と接するが、青色画素７が液晶層に接していないため、顔料溶出による液晶層の汚染がなく、液晶表示の不良を引き起こしにくい。
【００４９】
青色画素７が、液晶層に接する場合、液晶層への着色が観察される。一方、緑色画素１１または赤色画素９が液晶層に接する場合は、液晶層への着色は観察されない。青色画素７は、液晶層への着色が最も多い。色特性の観点から第１の実施形態のように、緑色画素１１を透明電極層１５の上に形成する第３の着色画素とすることが好ましいが、場合によっては、赤色画素９を透明電極層１５の上に形成してもよい。
【００５０】
スペーサー１３の形成に、スペーサー形成用赤色画素１０はあってもなくてもよい。その場合、スペーサー形成用緑色画素１２は、透明電極層１５の上であって、ブラックマトリクス５と赤色画素９が積層した箇所に形成してもよい。
【００５１】
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、第２の実施形態にかかる、カラーフィルタ２を示す図である。以下の実施形態で第１の実施形態にかかるカラーフィルタ１と同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。
【００５２】
カラーフィルタ２は、基板３の上に、ブラックマトリクス５を有し、基板３とブラックマトリクス５の上に青色画素７を有する。基板３、ブラックマトリクス５、青色画素７の上に透明電極層１５を有し、透明電極層１５の上に、赤色画素９、スペーサー形成用赤色画素１０、緑色画素１１とスペーサー形成用緑色画素１２とを有する。ブラックマトリクス５と青色画素７が積層した箇所の透明電極層１５の上に、スペーサー形成用赤色画素１０とスペーサー形成用緑色画素１２を積層して有する。
【００５３】
カラーフィルタ２は、カラーフィルタ１の構成と比較すると、赤色画素９とスペーサー形成用赤色画素１０が、透明電極層１５の上に形成される点が異なる。
【００５４】
第２の実施形態によれば、赤色画素９を形成する際に、スペーサー形成用赤色画素１０が、緑色画素１１を形成する際に、スペーサー形成用緑色画素１２が形成されるため、スペーサー１３を形成する工程を独立して設ける必要がなく、カラーフィルタ２の作製工程が削減される。
【００５５】
また、第２の実施形態によれば、カラーフィルタ２とＴＦＴ基板とが、絶縁体のスペーサー形成用緑色画素１２を介して接するため、カラーフィルタ２とＴＦＴ基板とは短絡しない。
【００５６】
次に、第３の実施形態について説明する。
図４（ａ）は、第３の実施形態にかかる、カラーフィルタ１０１を示す図である。
【００５７】
カラーフィルタ１０１は、カラーフィルタ１の構成に加えて、透明電極層１５、緑色画素１１、スペーサー形成用緑色画素１２の上に保護層１７を有する。
【００５８】
保護層１７は、光透過性の感光性樹脂組成物または、光透過性の無機物質からなる。
【００５９】
前記感光性樹脂組成物としては、青色画素７を形成する際に用いられるのと同様の樹脂組成物を用いることができる。
【００６０】
前記無機物質としては窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ニオブなどを用いることができる。特に、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、五酸化タンタルまたは五酸化ニオブを用いることが好ましい。
【００６１】
保護層１７は、ブラックマトリクス５、透明電極層１５、緑色画素１１およびスペーサー形成用緑色画素１２の上に、感光性樹脂組成物を塗布するか、無機物質を蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法により薄膜形成して形成される。
【００６２】
保護層１７は、青色画素７、赤色画素９、緑色画素１１、ブラックマトリクス５から不純物が液晶層へ溶出することを防止できる。
【００６３】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態により生じる効果に加えて、カラーフィルタ１０１を液晶表示装置に用いた場合、液晶層への汚染が防止でき、液晶表示の不良を低減することができる。
【００６４】
また、第３の実施形態によれば、カラーフィルタ１０１の製造工程および液晶表示装置製造工程での洗浄プロセス、加熱プロセス、リワークなどの影響によるカラーフィルタ１０１の劣化を抑えることが可能となる。
【００６５】
次に、第４の実施形態について説明する。
図４（ｂ）は、第４の実施形態にかかる、カラーフィルタ１０２を示す図である。
【００６６】
カラーフィルタ１０２は、カラーフィルタ２の構成に加えて、赤色画素９、スペーサー形成用赤色画素１０、緑色画素１１、スペーサー形成用緑色画素１２及び透明電極層１５の上に保護層１７を有する。
【００６７】
保護層１７は、第３の実施形態で示した保護層１７と同様の物質で、同様の方法で形成できる。
【００６８】
第４の実施形態においては、第２の実施形態で生じる効果に加えて、カラーフィルタ１０２を液晶表示装置に用いた場合、液晶層への汚染が防止でき、液晶表示装置の不良を低減することができる。
【００６９】
また、第４の実施形態によれば、カラーフィルタ１０２の製造工程および液晶表示装置製造工程での洗浄プロセス、加熱プロセス、リワークなどの影響によるカラーフィルタ１０１の劣化を抑えることが可能となる。
【００７０】
次に、第５の実施形態について説明する。
図５は、第５の実施形態にかかる、カラーフィルタ１０３を示す図である。
【００７１】
カラーフィルタ１０３は、カラーフィルタ１の構成に加えて、イエロー画素１８とシアン画素１９とを有する。
【００７２】
イエロー画素１８とシアン画素１９は、黄色色素、シアン色素を含む感光性樹脂組成物からなる。青色画素７などと、同様の方法で形成できる。
【００７３】
第５の実施形態によれば、赤色画素９を形成する際にスペーサー形成用赤色画素１０が、緑色画素１１を形成する際にスペーサー形成用緑色画素１２が形成されるため、スペーサー１３を形成する工程を独立して設ける必要がなく、カラーフィルタ１０３の作製工程が削減される。
【００７４】
また、第５の実施形態によれば、カラーフィルタ１０３とＴＦＴ基板とが、絶縁体のスペーサー形成用緑色画素１２を介して接するため、カラーフィルタ１０３とＴＦＴ基板とは短絡しない。
【００７５】
また、透明電極１５、緑色画素１１、スペーサー形成用緑色画素１２の上に、保護層１７を有してもよい。保護層１７は、不純物がカラーフィルタ１０３から液晶層へ溶出することを防止する。
【００７６】
また、第５の実施形態によれば、着色画素の種類を増やすことにより、色調の再現性を高くすることができる。
【００７７】
なお、青色画素７、赤色画素９、緑色画素１１、イエロー画素１８、シアン画素１９以外の着色画素としては、マゼンタ画素、白色画素、エメラルド画素などさまざまな色の画素を適宜加えることができる。
また、イエロー画素１８とシアン画素１９のうち、片方を備えなくともよい。また、同じ色の画素を有してもよい。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］第１の実施の形態に対応
１．遮光部の形成
カラーフィルタ用の透明基板として、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）  ＡＮ材）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面に感光性樹脂組成物（東京応化工業（株）製  ＣＦＰＲ  ＤＮ−８３）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像した。その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域に遮光部（厚みＤ＝１．５μｍ）を形成した。
【００７９】
２．着色層の形成
上記のようにして遮光部を形成した透明基板上に、下記組成の青色硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布（塗布厚み２．０μｍ）し、その後、８０℃のホットプレートで３分間乾燥した。次いで、青色硬化性樹脂組成物の塗布膜から１５０μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて青色画素を形成すべき領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、青色硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより、加熱処理を施して青色画素を形成すべき領域に青色のレリーフパターンを形成し、青色着色部を得た。
【００８０】
次に、下記組成の赤色硬化性樹脂組成物を用いて、青色着色部の形成と同様の工程で、赤色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用赤色画素に赤色にパターンを形成した。
【００８１】
次に、上記基板上に、透明電極層を形成した。透明電極層は、ＩＴＯをスパッタリング法により約１０００Å形成した。
【００８２】
次に、下記組成の緑色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色部の形成と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用緑色画素に、緑色着色部を形成した。
【００８３】
＜緑色硬化性樹脂組成物の組成＞
・緑色着色剤（Ｃ.Ｉ.ピグメントグリーン３６）：６．０重量部
・分散剤（アビシア社製  ソルパース２４０００）：３．０重量部
・モノマー（サートマー社製  ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）：１．４重量部
・開始剤（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−テトラフェニル−１，２′−ビスイミダゾール）：０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）：８０．０重量部
【００８４】
＜青色硬化性樹脂組成物の組成＞
・青色着色剤（Ｃ.Ｉ.ピグメントブルー１５：６）：６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製  ソルスパース１２０００）：０．６重量部
・分散剤（アビシア社製  ソルパース２４０００）：２．４重量部
・モノマー（サートマー社製  ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：５．０重量部 
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）：１．４重  量部
・開始剤（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−テトラフェニル−１，２′−ビスイミダゾール）：０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）：８０．０重量部
【００８５】
＜赤色硬化性樹脂組成物の組成＞
・赤色着色剤（Ｃ.Ｉ.ピグメントレッド１７７）：６．０重量部
・分散剤（アビシア社製  ソルパース２４０００）：３．０重量部
・モノマー（サートマー社製  ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）：１．４重量部
・開始剤（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−テトラフェニル−１，２′−ビスイミダゾール）：０．６重量部
・界面活性剤（日本油脂（株）製  ノニオンＨＳ−２１０）：１．０重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）：７９．０重量部
【００８６】
尚、上記のポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【００８７】
３．液晶セルの作成
上記のようにして得られたカラーフィルタの膜形成表面に、ポリイミドよりなる配向膜を形成した。配向膜にラビング処理を行った後に、このガラス基板上に粒径６μｍのビーズスペーサーを散布し、ＩＴＯ電極を形成したガラス基板を張り合わせて周囲をエポキシ系の接着剤で固め、空セルとした。これに正の誘電率異方性を持つネマチック液晶を注入して、液晶注入口をエポキシ系の接着剤で封止し、液晶セルを作製した。
【００８８】
４.液晶セルの信頼性評価
上記のようにして得られた液晶セルについて電圧保持率(ＶＨＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｒａｔｉｏ)を測定したところ、初期において９９％と高い値を示した。次いでこの液晶セルを１０５℃のオーブンで１６８時間加熱した後にＶＨＲを測定したところ９７％と高い値を示した。電圧保持率の測定は、東陽テクニカ社製のＶＨＲ−１型を用い、液晶セルに±５Ｖを、パルス幅１０μｓ、周波数６０Ｈｚの条件で印加して測定した。
【００８９】
５.液晶の評価
上記液晶セルを分解し、液晶のみをアセトンにて回収した後に観察したが、この溶液は無色透明であった。
【００９０】
［実施例２］第２の実施形態に対応
実施例１と同様の方法で遮光部と青色画素を形成した。
【００９１】
次に、上記基板上に、透明電極層を形成した。透明電極層は、ＩＴＯをスパッタリング法により約１０００Å形成した。
【００９２】
次に、実施例１と同様の工程で、赤色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用赤色画素に赤色にパターンを形成した。
【００９３】
次に、実施例１と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用緑色画素に、緑色着色部を形成した。
【００９４】
次に実施例１と同様の方法で液晶セルを作成し、ＶＨＲを測定したところ、初期において９９％と高い値を示し、１０５℃のオーブンで１６８時間加熱した後にも９７％と高い値を示した。また、実施例１同様に液晶の着色も観察されなかった。
【００９５】
［比較例］
実施例１と同様の方法で遮光部と青色画素を形成した。
【００９６】
次に、上記基板上に、透明電極層を形成した。透明電極層は、ＩＴＯをスパッタリング法により約１０００Å形成した。
【００９７】
次に実施例１と同様の方法で青色画素を形成し、その後に実施例１と同様の工程で、赤色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用赤色画素に赤色にパターンを形成し、緑色画素を形成すべき領域およびスペーサー形成用緑色画素に、緑色着色部を形成した。
【００９８】
次に実施例１と同様の方法で液晶セルを作成し、ＶＨＲを測定したところ、初期において９９％と高い値を示したが、１０５℃のオーブンで１６８時間加熱した後に８７％と低い値を示した。また、回収した液晶は青色に着色しており、青く着色した液晶から青色顔料を取り出すことができたため、青色顔料の液晶層への溶出を確認した。加熱により、液晶層と接している青色画素の青色顔料が液晶内に溶け出し、液晶と相互作用を起こしたため、比較例の液晶セルのＶＨＲが低下したと考えられる。
【００９９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】第１の実施形態に係るカラーフィルタ１を示す図。
【図２】第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造工程を示す図。
【図３】第２の実施形態に係るカラーフィルタ２を示す図。
【図４】（ａ）第３の実施形態に係るカラーフィルタ１０１を示す図、（ｂ）第４の実施形態に係るカラーフィルタ１０２を示す図。
【図５】第５の実施形態に係るカラーフィルタ１０３を示す図。
【符号の説明】
【０１０１】
１、２………カラーフィルタ
３………基板
５………ブラックマトリクス
７………青色画素
９………赤色画素
１０………スペーサー形成用赤色画素
１１………緑色画素
１２………スペーサー形成用緑色画素
１３………スペーサー
１５………透明電極層
１７………保護層
１８………イエロー画素
１９………シアン画素
１０１、１０２、１０３………カラーフィルタ
【図１】
0005245801.tif 000002
【図２】
0005245801.tif 000003
【図３】
0005245801.tif 000004
【図４】
0005245801.tif 000005
【図５】
0005245801.tif 000006